Wissenschaftsminister besucht Klimaforscher

Wissenschaftsminister Karlheinz Töchterle besuchte am Mittwoch Forscherinnen und Forscher der Uni Innsbruck, die im Stubaital den Auswirkungen des Klimawandels auf der Spur sind. Das Team rund um Michael Bahn vom Institut für Ökologie simuliert auf Versuchsflächen in der Nähe der Kaserstattalm bei Neustift Temperaturanstieg und Trockenheit mithilfe von Zelten.
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Bild: Projektleiter Michael Bahn führt Wissenschaftsminister Karlheinz Töchterle über die Versuchsflächen unterhalb der Kaserstattalm bei Neustift im Stubaital.

Landökosysteme nehmen derzeit in etwa so viel Kohlendioxid auf, wie sie abgeben. Die Klimaerwärmung könnte diese Balance empfindlich stören. Bei der Berechnung des zu erwartenden Klimawandels mit Klimamodellen, müssen für die verwendeten Daten zahlreiche Faktoren und mögliche Rückkoppelungseffekte beachtet werden. „Die Prozesse, die dem natürlichen Kohlenstoffkreislauf zugrunde liegen, sind in einigen Modellen zwar berücksichtigt. Die teils noch erheblichen Unsicherheiten der Prognosen lassen sich aber durch ein besseres Prozessverständnis deutlich reduzieren“, erklärt Assoz.-Prof. Dr. Michael Bahn vom Institut für Ökologie. Um diesem Prozessverständnis etwas näher zu kommen und mögliche Rückkoppelungseffekte zu identifizieren, untersucht er gemeinsam mit seinem Team unter realen Bedingungen die Auswirkungen des zu erwartenden Klimawandels auf Kohlenstoffkreislauf und Treibhausgasemissionen im Tiroler Stubaital. „Somit widmet sich das Projekt der für die Zukunft unseres Planeten so brennenden Frage des Klimawandels und verbindet dies zugleich mit den unmittelbaren Auswirkungen auf unseren direkten Lebensraum und unsere alpinen Ökosysteme“, so Töchterle.

Zugleich streicht der Forschungsminister auch die "Nachwuchskomponente" des Projekts hervor. Derzeit arbeiten acht SchülerpraktikantInnen mit, davon fünf im Rahmen der ‚generation innovation Talente-Praktika‘ der FFG, die bei der Erhebung der Auswirkung von Sommerdürre auf Kohlendioxidflüsse, auf die ober- und unterirdische Biomasseproduktion, und auf Blatt- und Wurzelmerkmale mithelfen. Drei weitere Praktikantinnen absolvieren ein Praktikum im Rahmen der BMWF-Initiative "Rio+20 - Jugendliche ziehen Bilanz" und erarbeiten dort nach eingehender Beschäftigung mit Rio+20 und unseren Forschungsarbeiten am Institut Visionen für Rio+40. „Damit ist das Projekt ein lebendiges Beispiel für die Förderung des heimischen Forschernachwuchses und der heimischen Exzellenz im Bereich der Nachhaltigkeitsforschung.“, so Töchterle.

Blick in die Zukunft

Um den Temperaturanstieg und die Trockenheit vor Ort zu simulieren, baut die Forschungsgruppe um Michael Bahn auf den Almwiesen Zelte auf. „Die Zelte stehen rund acht Wochen, je nachdem wie feucht der Boden vor der Anbringung dieser war, wirkt sich die Dürre etwas länger oder kürzer aus“, beschreibt der Ökologe. Neben einer Messung des Austausches von Treibhausgasen (vor allem CO2, aber auch Lachgas und Methan) werden auch spezielle Zusatzexperimente durchgeführt. Dabei wird dem Pflanzenbestand auf diesen abgeschirmten Graslandflächen unter anderem markierter Kohlenstoff zugeführt, um im Anschluss zu beobachten, wie schnell dieser vom Boden veratmet wird. „Unsere Tests haben gezeigt, dass die Grasflächen wie Pumpen funktionieren. In weniger als zwei Stunden wird ein Teil des markierten Kohlenstoffs wieder veratmet“, erklärt Michael Bahn. Um zu überprüfen, ob und wie das Ökosystem auf wiederkehrende Dürrereignisse reagiert, wurden diese Versuche in aufeinander folgenden Jahren mehrmals wiederholt. „Möglichst viele verschiedene Daten helfen uns, mehr Licht in die sehr komplexen Wechselwirkungen zwischen Klima und Kohlenstoffkreislauf zu bringen“, so der Ökologe.

Bahns bisherige Untersuchungen weisen auf einen deutlichen Zusammenhang zwischen Photosynthese und Bodenatmung hin. Die Versuche zeigen auch, dass sich mit steigenden Temperaturen auch der Kohlenstoffkreislauf ändert: Die Bodenatmung steigt. Durch die anhaltende Dürre wird gleichzeitig weniger Kohlenstoff vom Boden aufgenommen und langsamer in die unteren Schichten transportiert, und die Bodenatmung wird wiederum verringert. Da die Photosynthese aber noch viel stärker eingeschränkt wird, verliert die Wiese insgesamt Kohlenstoff an die Atmosphäre. 

Extreme Wirkung

Das Problem bei der prognostizierten Klimaentwicklung sieht der Ökologe weniger in der Temperaturerhöhung: „Mit einer konstanten Erwärmung könnte das Ökosystem durch  Anpassungsmechanismen relativ gut umgehen.“ Die Klimaprognosen lassen allerdings verstärkt Wetterextreme – wie zum Beispiel lange Trockenphasen –  erwarten. „Diese Phasen sind schwieriger auszugleichen und haben einen überproportionalen Effekt im Vergleich zu einer konstanten Klimaerwärmung“, erläutert Bahn.  Einen Vorgeschmack auf diese Trockenphasen lieferte der Sommer 2003. „Viele erinnern sich sicher an diesen Sommer, in dem extrem lange sehr hohe Temperaturen und Trockenheit herrschten“, so Bahn. „Dieser Sommer hat in weiten Teilen Mittel- und Westeuropas die Netto-Sequestrierung von Kohlenstoff – den Anteil des Kohlenstoffs der im Boden gebunden und nicht wieder durch die Atmung an die Atmosphäre abgegeben wird – von vier Jahren zunichte gemacht.“ Die Experimente von Bahns Team zeigen aber auch, dass wenn Sommerdürre über mehrere Jahre wiederholt auftritt, sich Wiesen an vorangegangene Wetterextreme ‚erinnern‘ und in der Folge angepasster, zum Teil aber auch anfälliger reagieren können.

Auch das Ende einer Dürrephase – mit der meist ein Starkregen einhergeht – wirkt sich auf den Kohlenstoffkreislauf aus: In dieser Phase konnten die Wissenschaftler beobachten, dass sehr viel CO2 ausgestoßen wird. „Eine Erklärung dafür könnte sein, dass die aufgrund der Dürre abgestorbenen Organismen durch die neue Energiezufuhr rasch abgebaut werden. Details zum genauen Prozessablauf, und warum der CO2-Ausstoss auch nach dem Regen noch erhöht bleibt, wissen wir aber noch nicht“, erklärt der Ökologe.

(Susanne Röck/Christian Flatz)